JP4877965B2 - 定着装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ機等の画像形成装置に用いられる定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

一般に、複写機等の電子写真方式による画像形成装置では、画像形成装置によりシート上に形成されたトナー像を加熱・加圧し、トナーを溶融させてシートに固着する手段として定着装置が用いられる。そして、定着装置は、トナーの加熱のため、通常発熱源を有している。ここで、定着装置をトナー溶融可能温度にまで急速に暖めることができれば、画像形成装置の電源投入後や、スリープモードからの復帰後の使用者の待ち時間を減らすことができ、使用者の利便性が向上する。又、画像形成装置の使用時にのみ発熱源に電力を供給することや、不使用時の定着装置の温度を従来に比べ低くしておくことも可能になり画像形成装置の消費電力を抑えることもできる。

そのため、定着装置を急速に暖めることができるように、定着装置は、スリーブ状の加熱部材と、加熱部材の内側に設けた発熱源と、加熱部材に圧接して加熱部材とニップを形成する加圧部材と、この加圧部材の圧力を受けるため加熱部材の内側に加熱部材と接して設けられる受圧部材等により構成されることがある。尚、このような定着装置では、加圧部材が回転駆動し、加熱部材は、これに従動するようになっている。

ここで、加熱部材は、フィルム等から構成されスリーブ形状とされる。加熱部材は、薄肉であるから、急速に発熱源により暖められる。そして、加熱部材と加圧部材により形成されるニップにトナー像が転写されたシートが進入し、ニップに挟まれつつ搬送されることで、トナーは、加熱・加圧されて溶融し、シートに固着される。

このような装置の一例として、特許文献１や特許文献２記載の発明が提案されている。特許文献１には、回動可能で、内部に支持部材（受圧部材）と輻射発熱源を備えた加熱部材と、加熱部材を加圧する加圧部材を有する定着装置において、加熱部材はフィルム等であり、支持部材は加熱部材を介して加圧部材と圧接され、定着ニップを形成する金属部材により形成されている定着装置が提案されている。このように構成することで、薄肉フィルムを加熱・駆動し、高速な加熱特性を有するようにしようとしている（特許文献１：請求項１、図１、段落００７０参照）。

又、特許文献２には、輻射光を吸収するフィルムもしくはベルト状の回動可能な加熱部材と、加熱部材内に配される輻射発熱源と、加熱部材の内面に摺動する保持部材（受圧部材）と、加熱部材を挟んで保持部材とニップを形成する加圧部材を備え、保持部材の摺動面は、クラウン形状であり、加熱部材と加圧部材の間に被加熱材を狭持搬送して加熱する加熱装置が提案されている。このように構成することで、加熱装置での加熱の高速化を図ろうとしている。尚、この加熱装置は、画像形成装置における定着装置にも用いられるものである（特許文献２：請求項１、請求項１４、図２、段落０１２０参照）。
特開２００４−０９４１４６ 特開２００４−０６２０５３

ここで、一般に、定着装置は発熱源を有するから、定着装置における各部材は、熱により膨張する。

そして、特許文献１及び２記載のような薄肉に形成された加熱部材と、加熱部材に加圧部材を圧接し、加圧部材の圧力を受圧部材で受け止めるような定着装置又は加熱装置においては、受圧部材の熱膨張により様々な弊害が生ずるという問題がある。具体的には、受圧部材が高温となり、熱で膨張すれば、受圧部材に歪みやねじれが発生してしまう場合がある。そうすると、受圧部材は、スリーブ形状の加熱部材とその軸線方向において接するように配され、加圧部材からの圧力を受け止めているから、受圧部材の膨張が加熱部材の回転に影響を与える。即ち、加熱部材と加圧部材のニップにおける圧力が不均等なものとなったり、加熱部材の回転の軸線をずらす原因となり、加圧部材に従動する加熱部材の回転が、受圧部材の膨張により適正なものでなくなってしまう。

受圧部材の膨張で、加熱部材の回転が歪んでしまうと、加熱部材に皺が生じる場合がある。この皺は、ニップを通過するシート上のトナーの加圧・加熱に影響を与え定着不良の原因となる。又、加熱部材がスラスト方向に移動したり、受圧部材等に接触したりして、加熱部材が傷つけられる場合もある。この傷は、定着不良の原因となり、加熱部材、ひいては定着装置の寿命を短命化する。更に、ニップにおける搬送力のずれが生じ得ることから、ニップに進入したシートに皺が入ることや、斜行の原因となり、ひいては、シートのジャムの原因となる。

ここで、特許文献１及び２記載の定着装置又は加熱装置をみると、支持部材（受圧部材）の熱膨張については一切考慮されておらず、熱膨張に言及した記載はない。ましてや、支持部材（受圧部材）の固定手段についても言及はない。従って、上記のような、受圧部材の熱膨張における問題に対応できない。

更にいえば、特許文献１又は２における定着装置又は加熱装置においては、加圧部材から加熱部材への圧力を確実に受け止めることができるように、支持部材（受圧部材）は機械的強度が要求され、部材は一定以上の厚み、大きさを有する必要がある。そうすると、支持部材（受圧部材）における熱膨張の影響は大きくなるという問題があり、又、支持部材（受圧部材）の熱容量が大きくなるという問題がある。

熱膨張の影響が大きいと、上記の問題が顕著に表れ得るものとなる。又、支持部材（受圧部材）の熱容量が大きくなると、定着装置を定着可能な温度まで暖めるための時間が長くなり得るものとなる。又、高速に連続して定着を行って、加熱部材の温度が下がった場合でも、支持部材（受圧部材）の熱容量が大きいから、加熱部材の熱を支持部材（受圧部材）が奪うことも考えられ、定着に要する温度に加熱部材が到達せず、定着不良が引き起こされ得る。

従って、結果として、特許文献１又は２記載の発明では、熱膨張の問題を解決できないだけでなく、定着装置が、トナーを溶融、定着させることが可能な温度まで暖められるまで時間を要し、又、加熱部材の熱を奪うから、定着不良も生じ得るのものとなる。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、受圧部材の熱膨張による加熱部材の皺、傷の発生を防ぎ、定着不良やシートの搬送不良がなく、更に、定着装置を利用できるまでの時間が短縮された定着装置を提供することを目的とする。又、この定着装置を用いることにより、使用者の利便性が高く、形成される画像品質が良好かつ長寿命の画像形成装置を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る定着装置は、スリーブ形状であって、回転可能となっている加熱部材と、前記加熱部材内に配され、輻射発熱源である発熱源と、加熱・加圧するためシートを通過させるニップを形成するように前記加熱部材と圧接されるとともに回転駆動する加圧部材と、前記加熱部材と前記加圧部材が形成するニップにおいて前記加圧部材の圧力を受けるため前記加熱部材の内側に前記加熱部材と接して設けられ、前記発熱源と接さない受圧部材と、前記受圧部材の位置を固定するための固定部材を備えた定着装置において、前記受圧部材は、前記加熱部材の軸線方向に沿うように側壁部を備えるとともに、弾性変形されながら前記固定部材に固定され、前記固定部材は、前記側壁部の長手方向における面が、前記固定部材と接することで、前記側壁部の弾性力を受け止め、前記側壁部は、前記加熱部材の軸線方向にわたって前記受圧部材に一面に形成されず前記受圧部材の長手方向端部から所定の長さで設けられることとした。

請求項２に係る発明は、請求項１の発明において、前記加熱部材と前記加圧部材が形成するニップ部分において、前記加熱部材内に、前記受圧部材よりも内側であって、前記受圧部材と接し前記加圧部材の圧力を受け止めるための補強部材を設けていることとした。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記側壁部は、前記加熱部材のシート通過領域外に設けられることとした。

請求項４に係る発明は、画像形成装置において、上記いずれかの定着装置を備えることとした。

請求項１記載の発明は、上述のように、受圧部材は、弾性変形されながら固定部材に固定されるから、受圧部材が強固に固定され、受圧部材が固定されるべき正規位置から移動し難いものとでき、又、受圧部材の位置決めが容易となる。

更に、固定部材は、受圧部材の側壁部の軸線方向における面が、固定部材と接することで、側壁部の弾性力を受け止める。これにより、定着装置が暖められることで受圧部材が熱で膨張し、受圧部材に歪み、ねじれ、膨らみ等の変形が生じ、受圧部材が固定されるべき正規の位置から移動しようとしても、固定部材に押し当てられた側壁部が変形し、一定以上には受圧部材が正規位置から移動しないようにするとともに、受圧部材が正規位置に戻るように押し戻す。即ち、側壁部の弾性力で受圧部材の熱膨張による歪み等の変形が吸収され、受圧部材は正規位置を維持する。

従って、受圧部材の熱膨張による加熱部材の不正規な回転の発生が防がれる。そうすると、加熱部材における皺や傷が生じなくなることで、定着不良がなくなり、又、加熱部材、定着装置の長寿命化を図ることができる。又、加熱部材と加圧部材のニップにおける圧力の不均衡もなくなるからシートの搬送不良も防ぐことができる。又、側壁部を受圧部材の長手方向の全長にわたって設けると、例えばハロゲンヒータを使用した場合、受圧部材も少なからず輻射熱を奪うものとなる。しかし、側壁部の長さを受圧部材の長手方向端部から所定の長さに止めることで、加熱部材を暖めるべき熱を奪わない。従って、定着装置のウォーミングアップ時間を短縮することが可能となる。

請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明の効果に加え、補強部材を設けるから、加圧部材から加熱部材への圧力を受圧部材だけで受けなくてもよくなり、受圧部材の強度を下げることが可能となる。即ち、受圧部材を小さく、薄くすることができ、受圧部材の熱容量を従来よりも小さくすることができる。従って、受圧部材が熱を奪い難くなり、定着装置を暖めるためのウォーミングアップ時間を短縮することができ、高速で連続して定着を行っても、定着不良の発生を防ぐことができる。

請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明の効果に加え、前記側壁部は、前記加熱部材のシート通過領域外に設けるから、シート通過領域における受圧部材の熱容量を小さくでき、側壁部が発熱源からの熱や加熱部材の熱を奪い難いものとできる。従って、定着装置を暖めるためのウォーミングアップ時間を短縮することができ、高速で連続して定着を行っても、定着不良の発生を防ぐことができる。

請求項４記載の発明によれば、上記請求項１乃至３いずれか１項に記載の定着装置を備えるから、定着不良がない画像形成装置が提供され、形成される画像の品質が高く、安定する。又、定着装置を通過したシートに皺が入ることや、シートが詰まってしまうようなシートの搬送不良のない画像形成装置を提供できる。又、定着装置を暖めるための時間を短縮でき使用者の利便性が向上した画像形成装置を提供できる。

以下、本発明の第１の実施形態について図１〜６を参照しつつ説明する。但し、本実施の形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。

まず、図１を用いて、本発明の実施形態における定着装置１を備えた電子写真方式でフルカラー対応の画像形成装置２の概略を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置２の概略構成を示す正面から見た模型的断面図である。

図１に示すように、画像形成装置２は、箱形を呈したケース２ａを有する。このケース２ａ内に、画像形成部１０、中間転写部２０、２次転写部３０、シート供給部４０、シート搬送路５０、定着装置１、排出部６０等を備えている。

前記画像形成部１０は、画像形成装置２に入力された画像データに基づき、トナー像を形成するためのものである。画像形成部１０は、画像形成装置２の内部の上方に位置するように設けられる。図１に示すように、画像形成部１０は、ブラックの画像を形成する画像形成ユニット１０Ｂと、イエローの画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙと、シアンの画像を形成する画像形成ユニット１０Ｃと、マゼンタの画像を形成する画像形成ユニット１０Ｍの４つの画像形成ユニット１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍを備えている。これにより、画像形成装置２は、フルカラーの画像形成を行えるようになっている。

４つの画像形成ユニット１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍは、図１の紙面の左側から右側へ向けて、順次、１０Ｂ（ブラック）、１０Ｙ（イエロー）、１０Ｃ（シアン）、１０Ｍ（マゼンダ）の順に配される。尚、各画像形成ユニット１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍの構成は同様であるから、以下では、ブラックの画像を形成する画像形成ユニット１０Ｂを例として説明する。従って、他の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、も同様に説明でき、以下、特に説明がない限り画像形成ユニット１０Ｂについての説明は、他の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍにもあてはまる。

図１に示すように、画像形成ユニット１０Ｂは、像担持体としての感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、露光装置１３、現像装置１４、１次転写ローラ１５、ドラムクリーニングローラ１６等がそれぞれ設けられている。

前記感光体ドラム１１は、その周面上に静電潜像が形成された後、トナーが供給されることで、トナー像を形成するためのものである。感光体ドラム１１は、画像形成ユニット１０Ｂの中央位置に配されている。例えば、感光体ドラム１１は、アルミニウム製のドラムの外周面上に正帯電のＯＰＣやアモルファスシリコンの感光層を有するように構成されていて、駆動装置（不図示）によって所定のプロセススピードで図１の正面視反時計方向に回転駆動される。

前記帯電ローラ１２は、所定の電位で感光体ドラム１１の周面を帯電させるためのものである。そのため帯電ローラ１２には、所定の電圧が印加されるようになっている。そして、帯電ローラ１２は、図１において感光体ドラム１１上方に配されていて、所定のプロセススピードで図１の正面視時計方向に回転するようになっている。

前記露光装置１３は、帯電ローラ１２によって一様に帯電された感光体ドラム１１の周面に、画像形成装置２に入力された形成すべき画像データに基づき、レーザ光を感光体ドラム１１に対し照射し、感光体ドラム１１の周面を走査・露光するためのものである。これにより、感光体ドラム１１の周面上に静電潜像が形成される。そして、図１において、露光装置１３は感光体ドラム１１の上方であって、帯電ローラ１２の感光体ドラム１１の回転方向下流側に位置するように配されている。

前記現像装置１４は、感光体ドラム１１の周面上に形成された静電潜像に向けて、トナーを供給するものである。感光体ドラム１１上の静電潜像に現像装置１４からトナーが供給されることで、感光体ドラム１１の周面上にトナー像が形成されることになる。そして、現像装置１４は、図１において感光体ドラム１１の左側方に設けられていて、感光体ドラム１１と所定の隙間が設けられつつ対向する位置に現像ローラ１４ａが設けられている。又、現像ローラ１４ａは、所定のプロセススピードで図１の正面視時計又は反時計方向に回転するようになっている。

そして、現像装置１４は、主としてブラックのトナーからなる現像剤を収容している（尚、画像形成ユニット１０Ｙの現像装置１４はイエローのトナーを含む現像剤を、画像形成ユニット１０Ｃの現像装置１４はシアンのトナーを含む現像剤を、画像形成ユニット１０Ｍの現像装置１４はマゼンタのトナーを含む現像剤を収納している）。現像剤は、現像ローラ１４ａの上方において現像装置１４内に収容されている。又、現像ローラ１４ａの斜め上方に配されたトナー供給ローラ１４ｂは、現像ローラ１４ａの周面にトナーの薄層が形成されるように、適切な量のトナー（現像剤）を現像ローラ１４ａに供給するためのものである。

前記１次転写ローラ１５は、後述する中間転写部２０において張架されている中間転写ベルト２４に、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像を転写するためのものである。そして、１次転写ローラ１５は、感光体ドラム１１の下方に配され、感光体ドラム１１と無端状の中間転写ベルト２４を介して当接し、１次転写のためのニップを形成する。１次転写ローラ１５には、トナー像の転写のため所定の電圧が印加される。又、１次転写ローラ１５は、図１において感光体ドラム１１及び中間転写ベルト２４に従動し、図１の正面視反時計方向に回転するようになっている。

前記ドラムクリーニングローラ１６は、感光体ドラム１１の表面に残った１次転写残トナーを除去して回収するためのものであり、次に形成されるトナー像が適切に形成されるようにするためのものである。例えば、前記ドラムクリーニングローラ１６は、周面がＥＰＤＭのような素材で、円筒状に形成されていて、所定のプロセススピードで図１の正面視反時計方向に回転駆動されている。

次に、中間転写部２０について説明する。前記中間転写部２０は、感光体ドラム１１上に形成されたトナー像が転写され、転写されたトナー像をシートＳに転写するためのものである。そして、中間転写部２０は、本実施形態における画像形成装置２内のほぼ中心に配され、駆動ローラ２１、２本のテンションローラ２２、２３、中間転写ベルト２４、ベルトクリーニング装置２５等を備えている。

駆動ローラ２１は、画像形成ユニット１０Ｂの下方に位置するように配されていて、中間転写ベルト２４を回転させるためのものであり、モータ（不図示）から回転駆動力が伝達される。テンションローラ２２、２３は各画像形成ユニット１０Ｂ、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍにおける各感光体ドラム１１と各１次転写ローラ１５の間のニップにおいて、中間転写ベルト２４が一直線上となるように、図１において、画像形成ユニット１０Ｂの感光体ドラム１１の左方に１つ、画像形成ユニット１０Ｍの右方に１つ設けられ、回転可能に支持されている。

そして、中間転写ベルト２４は、これらの駆動ローラ２１、テンションローラ２２、２３、各１次転写ローラ１５に張架されていて、駆動ローラ２１が回転することで、図１の正面視反時計方向に回転駆動される。又、中間転写ベルト２４は上述したように、感光体ドラム１１と１次転写ローラ１５が形成するニップを通るように張架されていて、感光体ドラム１１上のトナー像は、所定のタイミングで１次転写ローラ１５に転写電圧を印加することで、中間転写ベルト２４上に１次転写される。

尚、ベルトクリーニング装置２５は、中間転写ベルト２４の表面に残った２次転写残トナーを清掃し、除去して回収するためのものであり、中間転写ベルト２４に接離機構（不図示）により接離自在となっていて、図１において、駆動ローラ２１及びテンションローラ２２の左方に設けられている

前記２次転写部３０は、主として２次転写ローラ３１及び駆動ローラ２１から構成されている。前記２次転写ローラ３１は、中間転写ベルト２４上に１次転写されたトナー像を、用紙等のシートＳに転写する２次転写を行うためのものである。そして、２次転写ローラ３１は、中間転写ベルト２４を介し、所定のタイミングで、接離機構（不図示）により、駆動ローラ２１に圧接される。この際、２次転写ローラ３１には、転写電圧が印加され、トナー像がシートＳに転写される。

前記シート供給部４０は、２次転写部３０に向けて、例えば、コピー用紙、ＯＨＰシートＳ、ラベル用紙等のシートＳを供給するためのものである。シート供給部４０は、カセット４１、ピックアップローラ４２、重送防止ローラ対４３等から構成されている。カセット４１は、複数のシートＳを収容するためのものであって、函型かつ上面が開放されている。又、カセット４１内には複数のシートＳが載置される載置板４４が設けられている。又、図１におけるカセット４１の右上方位置にピックアップローラ４２が設けられる。具体的なシート供給動作をみると、載置板４４に設けられたリフト機構（不図示）により、載置された最上位のシートＳがピックアップローラ４２に当接し、ピックアップローラ４２の駆動により、シートＳが１枚ずつシート搬送路５０に送り出される。尚、ピックアップローラ４２の近傍かつシート搬送方向下流側には、重送防止ローラ対４３が設けられている。重送防止ローラ対４３は、それぞれのローラが同方向に回転するようになっていて、シートＳが重なったまま搬送されること防ぐ。

前記シート搬送路５０は、シート供給部４０から、２次転写部３０及び定着装置１を経て排出部６０までシートＳを搬送するためのものであり、複数のガイド５１や搬送ローラ対５２で構成されている。尚、２次転写部３０のシート搬送方向上流側には、レジストローラ対５３が設けられている、レジストローラ対５３は、一旦、搬送されてきたシートＳを止め、２次転写部３０でシートＳの適切な位置でトナー像が転写されるように、所定のタイミングと速度でシートＳを２次転写部３０に送り出す。尚、図１において、シートの搬送方向を破線で示している。

定着装置１は、シートＳに２次転写されたトナー像を加圧・加熱し、トナーを溶融し、シートＳに固着させるためのものであるが、詳細は後述する。

排出部６０は、画像が形成されたシートＳを画像形成装置２内から排出するためのものであり、排出口には、シートＳを排出するための排出ローラ対６１が設けられている。更に、画像形成装置２の上面には、排出されたシートＳを受け止めるための排出トレイ６１が設けられ、一定部数の画像形成済みのシートＳが載置可能となっている。

次に、上記した画像形成装置２による画像形成動作について説明する。

画像形成開始信号が発せられると、所定のプロセススピードで回転駆動される感光体ドラム１１は、帯電ローラ１２によって一様に正極性に帯電される。そして、露光装置１３は、入力される画像信号を光信号にそれぞれ変換し、レーザを帯電された感光体ドラム１１上を走査露光する。これにより、静電潜像が形成される。

そして、感光体ドラム１１上に形成された静電潜像は、感光体ドラム１１の帯電極性（正極性）と同極性の現像バイアスが印加された現像装置１４によりトナーの供給を受け、トナー像として可視像化される。その後、トナー像は、感光体ドラム１１と転写ローラ間の１次転写部にて１次転写バイアス（トナーと逆極性（負極性））が印加された転写ローラにより、回転（移動）している中間転写ベルト２４上に１次転写される。

ここで、カラーの画像を形成する場合、上記と同様のプロセスで、まず画像形成ユニット１０Ｂにてブラックのトナー像を中間転写ベルト２４に一時転写する。次に、画像形成ユニット１０Ｙに中間転写ベルト２４の当該部分は回転移動される。そして、画像形成部１０Ｙにおいてイエローのトナー像が、重ね合わされる。これを繰り返し、画像形成ユニット１０Ｃにおいてシアンのトナー像が、画像形成部１０Ｍにおいてマゼンダのトナー像上に重ね合わされる。このようにして、中間転写ベルト２４に１次転写され、中間転写ベルト２４を１回転させるだけで、フルカラーのトナー像が形成される。

そして、中間転写ベルト２４上で重ね合わせられたトナー像は２次転写部５０で搬送されてきたシートＳに二次転写され、シートＳは定着装置１に搬送されてトナー像が溶融、固着された後、排出部６０より排出される。

次に、図２乃至図４に基づき、本発明の実施形態における定着装置１の構造、構成について述べる。図２は、本発明の実施形態に係る定着装置１の斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係る定着装置１の一端部における拡大斜視図である。図４は、実施形態に係る定着装置１の断面図である。

図２乃至図４に示すように、本実施形態における定着装置１は、筐体７１、加熱部材７２、加圧部材７３、受圧部材７４、固定部材７５、補強部材７６等から構成されている。

前記筐体７１は、図２における左右方向に長く形成されている。即ち、加熱部材７２や加圧部材７３の軸線方向と平行な方向に長く形成されている。そして、筐体７１は基本的に３つの部材から構成されている。具体的には、矩形状の上面板７１ａと上面板７１ａの長手方向の端部で取り付けられた断面が略Ｌ字上の２枚の側面板７１ｂ、７１ｃから構成されている。又、２枚の側面板７１ｂ、７１ｃには小判形状の貫通孔７１ｄが設けられている。このように構成される筐体７１は、上面板７１ａの長手方向と垂直な方向から見て断面が略コの字状となっている。

図２及び図３に示すように、前記加熱部材７２は、スリーブ状となっていて、本実施形態における加熱部材７２は、円筒形状となっている。そして、加熱部材７２の下方には、加熱部材７２と接するようにして、加熱部材７２の軸線と平行になるようにローラ状の加圧部材７３が設けられている。又、加圧部材７３の両端部からは、ローラ軸７３ａが突出していて、別途、画像形成装置１のケースその他の部材により回転可能に支持され、このローラ軸７３ａに駆動機構（不図示）及びモータ（不図示）を接続することにより、加圧部材７３は所定の速さで回転駆動する。従って、加熱部材７２と加圧部材７３は接しているから、加圧部材７３の回転に従動して加熱部材７２も回転するようになっている。尚、加圧部材７３は、加熱部材７２よりも軸線方向において長く形成されており、又、加熱部材７２の軸線の中点と、加圧部材７３の軸線の中点がほぼ一致するように配されている。

筐体７１の長手方向において、側面板７１ｂ、７１ｃの内側と外側に跨るようにして、貫通孔７１ｄの下部に固定部材７５が配されている。固定部材７５は、加熱部材７２の軸線方向から見て凸型の形状となっている。又、固定部材７５は、最終的に筐体７１と結合され、固定される。

そして、図２及び図３に示すように、固定部材７５と固定部材７５に挟まれるようにして、受圧部材７４及び補強部材７６が、加熱部材７２の内側で固定部材７５により固定されている。図２及び３で示すように、受圧部材７４の上面に受圧部材７４と接して補強部材７６が設けられている。尚、加熱部材７２と受圧部材７４と補強部材７６との位置関係の詳細は後述する。

次に、図４に基づき、実施形態に係る定着装置１の詳細な構造について述べる。

図４に示す断面図からも明らかなように、実施形態に係る定着装置１は、筐体７１の他、スリーブ形状で回転可能となっている加熱部材７２、加熱部材７２内に配された発熱源７７、前記加熱部材７２と圧接されるとともに回転駆動する加圧部材７３、加熱部材７２と加圧部材７３が形成するニップにおいて加圧部材７３の圧力を受けるため加熱部材７２の内側に前記加熱部材７２と接して設けられる受圧部材７４、受圧部材７４よりも内側で受圧部材７４と接し加圧部材７３の圧力を受け止めるための補強部材７６、受圧部材７４や補強部材７６の位置を固定するための固定部材７５から構成されている。

図４に示すように、前記加熱部材７２は、薄肉に形成されたフィルム状又はベルト状のものであり、スリーブ状、円筒状に形成されている。本実施形態における加熱部材７２は、例えば、厚さを３０μｍ程度とすることが可能である。又、加熱部材７２は、熱容量、強度、耐熱性、耐摩耗性等を鑑みて、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）を用いることができる。尚、加熱部材７２には、金属だけでなく、例えばポリイミドのような樹脂を用いることも可能である。又、加熱部材７２の表面（周面）をフッ素樹脂等により離型性を高められた離型層を有するようにしてもよい。これにより、ニップを通過したシートＳで溶融・固着されたトナーの粘着性により加熱部材７２にシートＳが貼り付いてしまうことを防ぐことができ、定着装置１でシートＳが詰まることを防ぐことができる。

本実施形態では、前記発熱源７７は、加熱部材７２内に、加熱部材７２の軸線方向に沿って２本設けられている。この発熱源７７は、加熱部材７２を暖めるためのものである。そして、発熱源７７には、例えば輻射発熱源を用いることが可能であり、ハロゲンランプを用いることが可能である。尚、発熱源７７としては、ハロゲンランプに限られるものではなく、公知のものを用いることが可能であり、加熱部材７２を暖めることができるものであればよい。この発熱源７７による輻射熱等により、薄肉に形成された加熱部材７２はトナーを溶融させるのに必要な２００°Ｃ程度まで急速に暖められる。

前記加圧部材７３は、加熱部材７２と圧接するようにして設けられる。例えば、加圧部材７３は表面がフッ素樹脂等により離型性を高められた離型層を有する円筒状のゴムにより形成される。そして、加圧部材７３が加熱部材７２に圧接されることで、加圧部材７３と加熱部材７２との間でニップが形成される。このニップにトナー像が転写されたシートＳを通過させることで、シートＳを加熱部材７２により加熱し、加圧部材７３により加圧する。これにより、シートＳ上のトナーが溶融し、シートＳに定着される。

図４に示すように、前記受圧部材７４は、加熱部材７２の内側で、加熱部材７２の軸線方向に伸びて形成されていて、加熱部材７２と加圧部材７３のニップにおいて加圧部材７３の圧力を受けるためのものであり、加熱部材７２と接して設けられる。即ち、受圧部材７４は、加熱部材７２を介し、加圧部材７３とニップを形成しているといえる。受圧部材７４は圧力を受け止めるため一定の強度が必要であり、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）を用いることができる。又、受圧部材７４は、摺動する加熱部材７２と接しているから熱容量、強度、耐熱性だけでなく、耐摩耗性にも優れたものである必要がある。尚、上記条件を備えるならば、樹脂を用いることも可能である。

ここで、受圧部材７４の具体的な形状をみると、受圧部材７４は、図４において、断面が略Ｃ字状となっており、加熱部材７２と接触する接触面部７４ａとこれに対し略垂直な２つの側壁部７４ｂを有している。そして、接触面部７４ａと側壁部７４ｂをつなぐ接続面７４ｃが形成されていてＣ面を形成している。このＣ面を有することで、加熱部材７２の摺動が滑らかになる。

前記補強部材７６は、受圧部材７４が加圧部材７３から受ける圧力を受け止めるため、即ち、受圧部材７４を補助、補強するために設けられている。補強部材７６は、断面が略Ｔ字状に形成されていて、Ｔ字における頭部が受圧部材７４の接触面部７４ａに突き当てられている。

この補強部材７６を設けることにより、受圧部材７４が単独で加圧部材７３からの圧力を受ける場合に比べ、受圧部材７４を薄くすることができ、従来に比べ受圧部材７４の熱容量を下げることができる。従って、画像形成装置２のウォームアップ時の加熱部材７２の温度上昇や、連続して定着を行った場合の加熱部材７２の温度維持を妨げることがなくなる。即ち、受圧部材７４が加熱部材７２から熱を奪わない。又、補強部材７６を受圧部材７４に突き当てるから、補強部材７６自体も薄くしても加圧部材７３からの圧力を十分に受け止めることができ、受圧部材７４のみ設け、かつ分厚く形成する場合よりも、同様の強度を有しつつ熱容量を下げることができる。

前記固定部材７５は、受圧部材７４と補強部材７６の位置を固定するためのものである。受圧部材７４及び補強部材７６は、その長手方向における両端を両側から挟み込まれるようにして、固定部材７５に嵌め合わされる。そして、固定部材７５は定着装置１の筐体７１と結合され、これにより受圧部材７４及び補強部材７６の定着装置１内での位置が強固に固定される。

そして、図４に示すように、固定部材７５は、加熱部材７２の軸線方向に２つの側面部７５ａを有している。固定部材７５に受圧部材７４を嵌め合わす場合には、受圧部材７４の弾性を利用する。具体的には、受圧部材７４の２つの側壁部７４ｂの距離が近づくようにして、受圧部材７４を内側に弾性変形させつつ固定部材７５に嵌め合わせる。このように、固定部材７５の側面部７５ａと受圧部材７４の側壁部７４ｂの軸線方向における面が接することで、固定部材７５が側壁部７４ｂの弾性力を受け止めるようになっている。言い換えると、固定部材７５が受圧部材７４に覆い被さるようにして、固定部材７５の側面部７５ａの内側と受圧部材７４の側壁部７４ｂの外側が接するように嵌め合わされる。

このように、受圧部材７４の弾性を利用することで、固定部材７５に受圧部材７４が嵌め込まれた状態では、受圧部材７４の側壁部７４ｂが開こうとし、これを固定部材７５が受け止めるから受圧部材７４と固定部材７５の嵌め合わせが強固になされ、受圧部材７４は、固定されるべき正規位置から容易に移動できないものとなる。

更に、固定部材７５は、補強部材７６を支持固定するものである。そのため、固定部材７５は、図４において垂直な方向に固定部材７５の一端から途中まで溝部７５ｂを有している（図２及び図３参照）。補強部材７６を受圧部材７４に突き当てた状態で溝部７５ｂに差し込んでいくと、固定部材７５により補強部材７６の位置が的確に固定されることになる。これにより、補強部材７６が受圧部材７４を押さえつけるように構成でき、加熱部材７２と加圧部材７３のニップにおける圧力を一定以上とすることができ、定着不良やシートＳの搬送不良を回避できる。

ここで、本実施形態における熱膨張について述べる。定着装置１が発熱源７７により暖められると、一般的には、受圧部材７４も当然熱の影響を受けて、熱で膨張する。受圧部材７４は上述の通り、加圧部材７３からの圧力を受け、加圧部材７３と加熱部材７２の間でのニップを事実上形成している。そのため、受圧部材７４が熱膨張により膨らんだり、歪んだり、捻れたり、変形すると、加熱部材７２に皺が生じたり、加熱部材７２の回転が捻れてしまったりして、定着が均等になされないことによる定着不良や、加熱部材７２がスラスト方向への移動（蛇行）が生じ、加熱部材７２に傷が入ることがある。

しかし、本実施形態にあっては、固定部材７５の側面部７５ａ内側が受圧部材７４の側壁部７４ｂからの弾性力を受け止めるようになっているから、受圧部材７４が熱膨張により歪み、変形等しようとしても、受圧部材７４に対して、固定されるべき元の正規位置に押し戻そうとする力が働く。即ち、受圧部材７４の側壁部７４ｂの有する弾性力が、熱膨張を押さえ込み、応力が働くことで、加熱部材７２と加圧部材７３のニップにおける圧力の変化を減少させ均等なものとする。これにより、定着不良がなくなり、加熱部材７２の傷も生じないから定着装置１の寿命も長くなり、ニップを通過するシートＳの搬送においても斜行や詰まりの原因が解消される。

更に、本実施形態では受圧部材７４を補強部材７６が押さえ込んでいるから、この補強部材７６によっても受圧部材７４の変形等を抑えることが可能である。

次に、図５に基づき、本発明の実施形態に係る受圧部材７４の側壁部７４ｂの具体的な構成について説明する。図５は、本発明の実施形態に係る受圧部材７４の一端部における斜視図である。尚、図５では、説明の便宜のため、加圧部材７３、受圧部材７４、補強部材７６以外の構成を省略している。

本実施形態における受圧部材７４の側壁部７４ｂは、加熱部材７２の軸線方向にわたって受圧部材７４に一面に形成されているのではなく、受圧部材７４の長手方向端部から所定の長さで側壁部７４ｂが設けられる。具体的には、側壁部７４ｂは、加熱部材７２のシート通過領域Ｆ外に設けるようにすればよい（図２、図３、図５、図６において、シート通過領域Ｆを２点鎖線で図示）。

このように形成する理由は、受圧部材７４の熱容量を小さくするためである。側壁部７４ｂを受圧部材７４の長手方向の全長にわたって設けると、例えばハロゲンヒータを使用した場合、受圧部材７４も少なからず輻射熱を奪うものとなる。しかし、図５に示すように、側壁部７４ｂの長さを受圧部材７４の長手方向端部から所定の長さに止めることで、加熱部材７２を暖めるべき熱を奪わない。従って、定着装置１のウォーミングアップ時間を短縮することが可能であり、連続して定着を行っても加熱部材７２と加圧部材７３のニップ部における温度低下を無くすことが可能となる。

次に、図６に基づき、参考例としての受圧部材７４の側壁部７４ｂの具体的な構成について説明する。参考例は、実施形態と受圧部材７４の側壁部７４ｂの設け方について、差異を設けたものである。又、図６は、本発明の参考例に係る受圧部材７４の一端部における斜視図である。尚、図６では、説明の便宜のため、加圧部材７３、受圧部材７４、補強部材７６以外の構成を省略している。

尚、参考例の基本的な構成は、図１〜５を用いて説明した上記の実施形態と同じであるから、上記の実施形態と共通する構成については、図面の記載及び説明を省略する。即ち、受圧部材７４の側壁部７４ｂの形状に差異を有するが、その差異以外の点については図１〜４を用いて説明した実施形態と同様にすればよい。

本参考例における受圧部材７４の側壁部７４ｂは、加熱部材７２の軸線方向にわたって受圧部材７４に一面に形成されているものである。言い換えると、受圧部材７４の長手方向端部から端部まで側壁部７４ｂが設けられる。

このように形成すると受圧部材７４の熱容量は大きくなるものの、受圧部材７４の側壁部７４ｂの有する弾性により、受圧部材７４が強固に位置固定されるとともに、熱膨張によって受圧部材７４に歪み、捻れが生じても、受圧部材７４は、固定されるべき正規の位置を確実に維持する。従って、定着不良やシートＳの搬送不良を無くすことが可能となる。

このようにして、スリーブ形状であって、回転可能となっている加熱部材７２と、加熱部材７２内に配された発熱源７７と、加熱・加圧するためシートＳを通過させるニップを形成するように加熱部材７２と圧接されるとともに回転駆動する加圧部材７３と、加熱部材７２と加圧部材７３が形成するニップにおいて加圧部材７３の圧力を受けるため加熱部材７２の内側に加熱部材７２と接して設けられる受圧部材７４と、受圧部材７４の位置を固定するための固定部材７５を備えた定着装置１において、受圧部材７４は、加熱部材７２の軸線方向に沿うように側壁部７４ｂを備えるとともに、弾性変形されながら固定部材７５に固定され、固定部材７５は、側壁部７４ｂの長手方向における面が、固定部材７５と接することで、側壁部７４ｂの弾性力を受け止めるようにすれば、受圧部材７４は、弾性変形されながら固定部材７５に固定されるから、受圧部材７４が強固に固定され、受圧部材７４が固定されるべき正規位置から移動し難いものとでき、又、受圧部材７４の位置決めが容易となる。

更に、固定部材７５は、受圧部材７４の側壁部７４ｂの軸線方向における面が、固定部材７５と接することで、側壁部７４ｂの弾性力を受け止める。これにより、定着装置１が暖められることで受圧部材７４が熱で膨張し、受圧部材７４に歪み、ねじれ、膨らみ等の変形が生じ、受圧部材７４が固定されるべき正規の位置から移動しようとしても、固定部材７５に押し当てられた側壁部７４ｂが変形し、一定以上には受圧部材７４が正規位置から移動しないようにするとともに、受圧部材７４が正規位置に戻るように押し戻す。即ち、側壁部７４ｂの弾性力で受圧部材７４の熱膨張による歪み等の変形が吸収され、受圧部材７４は正規位置を維持する。

従って、受圧部材７４の熱膨張による加熱部材７２の回転の歪み発生が防がれる。そうすると、加熱部材７２における皺や傷が生じなくなることで、定着不良がなくなり、又、加熱部材７２、定着装置１の長寿命化を図ることができる。又、加熱部材７２と加圧部材７３のニップにおける圧力の不均衡もなくなるからシートＳの搬送不良も防ぐことができる。

又、加熱部材７２と加圧部材７３が形成するニップ部分において、加熱部材７２内に、受圧部材７４よりも内側であって、受圧部材７４と接し加圧部材７３の圧力を受け止めるための補強部材７６を設けるようにすれば、加圧部材７３から加熱部材７２への圧力を受圧部材７４だけで受けなくてもよくなり、受圧部材７４の強度を下げることが可能となる。即ち、受圧部材７４の大きさを小さく、厚さを薄くすることができ、受圧部材７４の熱容量を従来よりも小さくすることができる。従って、受圧部材７４に熱を奪われることを少なくでき、定着装置１を暖めるためのウォーミングアップ時間を短縮することができ、高速で連続して定着を行っても、定着不良の発生を防ぐことができる。

又、側壁部７４ｂは、加熱部材７２のシート通過領域Ｆ外に設けられるようにすれば、側壁部７４ｂは、加熱部材７２のシート通過領域Ｆ外に設けるから、シート通過領域Ｆにおける受圧部材７４の熱容量を小さくでき、側壁部７４ｂが発熱源７７からの熱を吸収し、又、加熱部材７２の熱を奪い難いものとできる。従って、定着装置１を暖めるためのウォーミングアップ時間を短縮することができ、高速で連続して定着を行っても、定着不良の発生を防ぐことができる。

又、画像形成装置２において、上記いずれかの定着装置１を備えるようにすれば、定着不良がない画像形成装置２が提供され、形成される画像の品質が高く、安定する。又、定着装置１を通過したシートＳに皺が入ることや、シートＳが詰まってしまうようなシートＳの搬送不良のない画像形成装置２を提供できる。又、定着装置１を暖めるための時間を短縮でき使用者の利便性が向上した画像形成装置２を提供できる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明は、画像形成装置における定着装置及びこれを用いた画像形成装置において利用可能である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す正面から見た模型的断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の一端部での拡大斜視図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の断面図である。 本発明の実施形態に係る受圧部材の一端部における斜視図である。 本発明の参考例に係る受圧部材の一端部における斜視図である。

１ 定着装置
２ 画像形成装置
７２ 加熱部材
７３ 加圧部材
７４ 受圧部材
７４ｂ 側壁部（受圧部材７４）
７５ 固定部材
７６ 補強部材
７７ 発熱源
Ｆ シート通過領域

Claims (4)

1. スリーブ形状であって、回転可能となっている加熱部材と、前記加熱部材内に配され、輻射発熱源である発熱源と、加熱・加圧するためシートを通過させるニップを形成するように前記加熱部材と圧接されるとともに回転駆動する加圧部材と、前記加熱部材と前記加圧部材が形成するニップにおいて前記加圧部材の圧力を受けるため前記加熱部材の内側に前記加熱部材と接して設けられ、前記発熱源と接さない受圧部材と、前記受圧部材の位置を固定するための固定部材を備えた定着装置において、
   前記受圧部材は、前記加熱部材の軸線方向に沿うように側壁部を備えるとともに、弾性変形されながら前記固定部材に固定され、
   前記固定部材は、前記側壁部の長手方向における面が、前記固定部材と接することで、前記側壁部の弾性力を受け止め、
   前記側壁部は、前記加熱部材の軸線方向にわたって前記受圧部材に一面に形成されず前記受圧部材の長手方向端部から所定の長さで設けられることを特徴とする定着装置。
2. 前記加熱部材と前記加圧部材が形成するニップ部分において、前記加熱部材内に、前記受圧部材よりも内側であって、前記受圧部材と接し前記加圧部材の圧力を受け止めるための補強部材を設けていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
3. 前記側壁部は、前記加熱部材のシート通過領域外に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
4. 前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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